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Ölpumpe, insbesondere für Kältekompressoren
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ölpumpe, insbesondere für Kältekompressoren, deren Förderwelle durch die Antriebswelle des Kompressors gebildet ist und eine Eindrehung besitzt, die einen Durchflussraum mit exzentrisch zum Wellenumfang verlaufender Innenfläche ergibt.
Bei bekannten Ausführungen dieser Art wird der Durchflussraum durch einen gesteuerten, in der Regel federbelasteten Schieber in einen Saug- und einen Druckraum unterteilt, wobei die Ölzuleitung und die Ölableitung in dem den Durchflussraum nach aussen abschliessenden Wellenlager vorgesehen sind. Ölzu- leitung und Ölableitung münden hiebei in unmittelbarer Nähe der Anlage des Schiebers an der Innenfläche des Durchflussraumes in diesen ein, wobei sich die jeweils in den Mündungsbereichen der Ölleitungen be- findlichen Querschnitte des Durchflussraumes ständig verändern.
Erfindungsgemäss ist die Ölzuleitung und die Ölableitung durch an bzw. in der Antriebswelle des Kompressors vorgesehene Nuten bzw. Kanäle gebildet, die diametral zueinander im Bereich des weitesten und des engsten Querschnitts des Durchflussraumes in diesen einmünden, wobei die Ölzuleitung ständig mit Öl gespeist ist. Dadurch, dass sich solcherart sowohl die Ölzuleitung als auch die Ölableitung zusammen mit dem Durchflussraum ständig und gemeinsam um die Achse der Antriebswelle drehen, ohne hiebei irgendeine Relativbewegung zueinander auszuführen, ist es ohne Verwendung eines Schiebers möglich, bei entsprechender Bemessung des weitesten und engsten Durchflussraumquerschnitts eine überraschend grosse Druckhöhe zu erzielen, unter der Voraussetzung, dass die Ölzuleitung ständig mit Öl gespeist ist.
Zweckmässig kann hiebei die Ölzuleitung in an sich bekannter Weise mit einem in einen Ölvorratsbehälter hineinreichenden, exzentrisch zur Antriebswellenachse angeordneten und zu dieser hin gekrümmten Tauchrohr verbunden sein. Ausser der zufolge Wegfalls des Schiebers erzielten besonderen Vereinfachung und Kostenverringerung ist noch der besondere Vorteil gegeben, dass die Pumpe sowohl bei der einen, als auch bei der entgegengesetzten Drehrichtung der als Förderwelle dienenden Antriebswelle mit ganz gleicher Wirkung arbeitet.
Nicht zuletzt ergibt sich aber auch der Vorteil, dass das Wellenlager völlig frei von Nuten, Bohrungen, Ausnehmungen für den Schieber usw., ausgeführt sein kann, da sämtliche für die Pumpenfunktion notwendigen Nuten, Bohrungen, Eindrehungen u. dgl. an bzw. in der Antriebswelle des Kompressors vorgesehen sind.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes axonometrisch darge- stellt. Fig. 1 zeigt die eine Ausführungsform mit im Bereich des Hauptlagers der Antriebswelle vorgesehener Ölpumpe. Fig. 2 stellt einen Schnitt nach Linie II- Il der Fig. 1 dar, wobei die sich im Durchflussraum ergebenden Drücke diagrammartig eingezeichnet sind. Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel mit am Exzenterzapfen der Antriebswelle vorgesehener Ölpumpe.
Mit 1 ist die als Förderwelle dienende Antriebswelle des Kältekompressors bezeichnet, die über den Rotor 10 eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten Elektromotors antreibbar ist. Die Antriebswelle 1 besitzt eine Eindrehung, die einen Durchflussraum 2 mit exzentrisch zum Wellenumfang verlaufender Innenfläche 2'ergibt. Die Olzuleitung 3 und die Olableitung 4 ist vorliegend durch an der Antriebswelle 1 vorgesehene Nuten gebildet, die diametral zueinander im Bereich des weitesten und des engsten Querschnitts des Durchflussraumes 2 in diesen einmünden (s. auch Fig. 2).
Da die Ölzuleitung 3 ständig mit Öl gespeist sein muss, steht sie mit einem in einen Ölvorratsbehälter 15 hineinreichenden Tauchrohr 6 in Verbindung, das am unteren Ende des Exzenterzapfens 5 exzentrisch zur Antriebswellenachse angeordnet und zu dieser hin gekrümmt ist. Mittels des rotierenden Tauchrohres 6 wird das Öl in an sich bekannter Weise aus dem Ölvorratsbehälter 15 durch die Bohrungen 3', 3" zur eigentlichen Ölzuleitung 3 gefördert.
Vom Exzenterzapfen 5 wird über den nicht dargestellten Gleitstein der Doppelkolben 7 angetrieben,
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der im Zylindergehäuse 8 des Kompressors hin-und hergleitet. Das vollkommen nuten-und bohrungsfreie
Wellenlager 9 (Fig. l) ist an der Tragplatte 11 des Kompressors ausgebildet und von der Rotorhülse 13 unter
Belassung eines Spalts 14 umgeben. Letzterer steht mit dem oberen Ende der Ölableitung 4 in Verbindung.
Das durch ihn unter Druck abfliessende Öl wird am unteren Ende der Rotorhülse 13 durch Ölnuten eines dort vorgesehenen Axiallagers ausgeschleudert.
Das in den Durchflussraum 2 mittels des Tauchrohres 6 geförderte Öl wird einerseits von der rotieren- den Antriebswelle 1 mitgenommen, anderseits von der Innenfläche des ruhenden Wellenlagers 9 zurückgehalten. Die an der Antriebswelle 1 haftenden Grenzschichten des Öls werden vom weitesten zum engsten
Querschnitt des Durchflussraumes hin von den am Wellenlager 9 haftenden Grenzschichten immer mehr ababgebremst, so dass die kinetische Energie aer von der Welle mitgenommenen Grenzschichten gegen den engsten Querschnitt hin in Druckenergie umgewandelt wird.
Durch die Massenträgheit des im Durchflussraum befindlichen Öls wird der bereits durch die Flüssigkeitsreibung bedingte Druckanstieg noch erhöht, wodurch das Öl über den engsten Querschnitt des Durchflussraumes, u. zw. durch den Spalt 16 (Fig. 2), in die Ölableitung 4 gepresst wird (s. Druckdiagramm in Fig. 2). Versuche haben ergeben, dass gegenüber der üblichen Ölförderung mittels eines Tauchrohres eine sechs- bis zehnfache Ölmenge in derselben Zeit gefördert wird.
Das solcherart in die Ölableitung 4 von der einen Seite her über den Spalt 16 mit hohem Druck eingepresste Öl kann über den gegenüberliegenden Spalt 16'in den drucklosen Teil des Durchflussraumes nicht entweichen. Wie eingehende Versuche gezeigt haben, entsteht nämlich im Bereich des Spaltes 16'ein Druckanstieg, der dem in der Ölableitung 4 herrschenden Druck annähernd das Gleichgewicht hält.
Gemäss Fig. 3 ist die Ölpumpe am Exzenterzapfen 5 vorgesehen. Das durch das Tauchrohr 6 geförderte Öl wird durch einen Kanal 3 dem weitesten Querschnitt des Durchflussraumes 2 zugeführt. Vom engsten Querschnitt des Durchflussraumes führt ein Kanal 4'zu einer an der Antriebswelle 1 befindlichen Nut 4" und über eine Ringnut 12 zu einer weiteren Nut 4'". Auch bei einer solchen Pumpenanordnung ist die Wirkungsweise vom Drehsinn der Antriebswelle völlig unabhängig.
Die Speisung der Ölzuleitung ist keineswegs an die Verwendung eines Tauchrohres gebunden. Sie könnte u. a. auch von einem etwa in Höhe des Durchflussraumes angeordneten Ölvorratsbehälter aus erfolgen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ölpumpe, insbesondere für Kältekompressoren, deren Förderwelle durch die Antriebswelle des Kompressors gebildet ist und eine Eindrehung besitzt, die einen Durchflussraum mit exzentrisch zum Wellenumfang verlaufender Innenfläche ergibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzuleitung (3) und die Ölableitung (4) durch an bzw. in der Antriebswelle (1) des Kompressors vorgesehene Nuten bzw. Kanäle gebildet sind, die diametral zueinander im Bereich des weitesten und des engsten Querschnitts des Durchflussraumes (2) in diesen einmünden, wobei die Ölzuleitung (3) ständig mit Öl gespeist ist.
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Oil pumps, in particular for refrigeration compressors
The invention relates to an oil pump, in particular for refrigeration compressors, the delivery shaft of which is formed by the drive shaft of the compressor and has a recess which results in a flow space with an inner surface extending eccentrically to the shaft circumference.
In known designs of this type, the flow chamber is divided into a suction and pressure chamber by a controlled, usually spring-loaded slide, the oil supply line and the oil discharge line being provided in the shaft bearing that closes off the flow chamber to the outside. The oil supply line and the oil discharge line open in the immediate vicinity of the contact of the slide on the inner surface of the flow space, with the cross sections of the flow space in the respective opening areas of the oil lines constantly changing.
According to the invention, the oil supply line and the oil discharge line are formed by grooves or channels provided on or in the drive shaft of the compressor, which open diametrically to one another in the area of the widest and narrowest cross section of the flow space, the oil supply line being constantly fed with oil. Because both the oil supply line and the oil discharge line rotate continuously and together around the axis of the drive shaft together with the flow chamber, without performing any relative movement to one another, it is possible without the use of a slide, with appropriate dimensioning of the widest and narrowest flow chamber cross-section To achieve surprisingly high pressure head, provided that the oil supply line is constantly fed with oil.
The oil supply line can expediently be connected in a manner known per se to an immersion tube which extends into an oil reservoir, is arranged eccentrically to the drive shaft axis and is curved towards this. In addition to the particular simplification and cost reduction achieved as a result of the omission of the slide, there is also the particular advantage that the pump works with exactly the same effect both in one direction and in the opposite direction of rotation of the drive shaft serving as a delivery shaft.
Last but not least, there is also the advantage that the shaft bearing can be made completely free of grooves, bores, recesses for the slide, etc., since all grooves, bores, indentations and the like necessary for the pump function. Like. Are provided on or in the drive shaft of the compressor.
In the drawing, two exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown axonometrically. 1 shows one embodiment with an oil pump provided in the area of the main bearing of the drive shaft. FIG. 2 shows a section along line II-II of FIG. 1, the pressures resulting in the flow space being shown in a diagram. 3 shows a second exemplary embodiment with an oil pump provided on the eccentric pin of the drive shaft.
The drive shaft of the refrigeration compressor, which serves as a conveying shaft and can be driven via the rotor 10 of an electric motor not shown in detail in the drawing, is designated by 1. The drive shaft 1 has a recess which results in a flow space 2 with an inner surface 2 ′ extending eccentrically to the shaft circumference. The oil supply line 3 and the oil discharge line 4 are in the present case formed by grooves provided on the drive shaft 1, which open diametrically to one another in the area of the widest and narrowest cross-section of the flow space 2 (see also FIG. 2).
Since the oil supply line 3 has to be constantly fed with oil, it is connected to a dip tube 6 which extends into an oil reservoir 15 and which is arranged at the lower end of the eccentric pin 5 eccentrically to the drive shaft axis and is curved towards it. By means of the rotating immersion tube 6, the oil is conveyed in a manner known per se from the oil reservoir 15 through the bores 3 ′, 3 ″ to the actual oil supply line 3.
The double piston 7 is driven by the eccentric pin 5 via the sliding block, not shown,
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which slides back and forth in the cylinder housing 8 of the compressor. The completely free of slots and holes
Shaft bearing 9 (Fig. 1) is formed on the support plate 11 of the compressor and from the rotor sleeve 13 below
Leaving a gap 14 surrounded. The latter is connected to the upper end of the oil discharge line 4.
The oil flowing off under pressure through it is ejected at the lower end of the rotor sleeve 13 through oil grooves in an axial bearing provided there.
The oil conveyed into the flow space 2 by means of the immersion tube 6 is carried along by the rotating drive shaft 1 on the one hand and is held back by the inner surface of the stationary shaft bearing 9 on the other. The boundary layers of the oil adhering to the drive shaft 1 become from the widest to the narrowest
Cross-section of the flow space is slowed down more and more by the boundary layers adhering to the shaft bearing 9, so that the kinetic energy of the boundary layers carried along by the shaft is converted into pressure energy towards the narrowest cross-section.
Due to the inertia of the oil in the flow space, the pressure increase caused by the fluid friction is increased, so that the oil over the narrowest cross section of the flow space, u. between. Through the gap 16 (Fig. 2), is pressed into the oil drain 4 (see pressure diagram in Fig. 2). Tests have shown that six to ten times the amount of oil is pumped in the same time compared to the usual oil production by means of a dip tube.
The oil that is pressed into the oil discharge line 4 in this way from one side via the gap 16 with high pressure cannot escape via the opposite gap 16 ′ into the unpressurized part of the flow space. As detailed tests have shown, a pressure increase occurs in the region of the gap 16 ′ which approximately maintains the equilibrium with the pressure prevailing in the oil discharge line 4.
According to FIG. 3, the oil pump is provided on the eccentric pin 5. The oil conveyed through the immersion tube 6 is fed through a channel 3 to the widest cross section of the flow chamber 2. A channel 4 ′ leads from the narrowest cross section of the flow space to a groove 4 ″ located on the drive shaft 1 and via an annular groove 12 to a further groove 4 ′ ″. With such a pump arrangement, too, the mode of operation is completely independent of the direction of rotation of the drive shaft.
The supply of the oil supply line is in no way tied to the use of a dip tube. You could u. a. also take place from an oil reservoir arranged approximately at the level of the flow space.
PATENT CLAIMS:
1. Oil pump, in particular for refrigeration compressors, the delivery shaft of which is formed by the drive shaft of the compressor and has a recess which results in a flow space with an inner surface extending eccentrically to the shaft circumference, characterized in that the oil feed line (3) and the oil discharge line (4) through or grooves or channels provided in the drive shaft (1) of the compressor are formed which open diametrically to each other in the area of the widest and narrowest cross section of the flow chamber (2), the oil supply line (3) being constantly fed with oil.